2025年烷基化工艺证考试题(附答案)

2025年烷基化工艺证考试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.硫酸法烷基化工艺中，反应温度通常控制在（）范围内，以平衡反应速率与副反应抑制。A.0-10℃B.20-30℃C.40-50℃D.60-70℃2.氢氟酸（HF）烷基化工艺中，HF的主要作用是（）。A.作为反应物参与烷基化反应B.作为催化剂提供质子酸环境C.作为冷却介质降低反应温度D.作为吸收剂分离产物3.烷基化反应的主要原料是（）。A.乙烯与异丁烷B.丙烯与正丁烷C.异丁烯与正戊烷D.异丁烷与烯烃（如丁烯、丙烯）4.硫酸烷基化装置中，酸烃比（体积比）一般控制在（），以保证反应充分且酸耗合理。A.0.1:1-0.3:1B.0.5:1-0.8:1C.1:1-1.5:1D.2:1-3:15.烷基化产物中，主要目标组分是（）。A.高辛烷值的异构烷烃（如三甲基戊烷）B.低辛烷值的正构烷烃C.烯烃类化合物D.芳香烃类化合物6.氢氟酸烷基化装置中，为防止HF泄漏，通常设置的吸收剂是（）。A.水B.氢氧化钠溶液C.硫酸溶液D.柴油7.烷基化反应的主要副反应是（）。A.烯烃聚合生成胶质B.异丁烷分解为甲烷和丙烯C.硫酸与异丁烷发生磺化反应D.氢氟酸与烯烃发生加成反应8.硫酸烷基化装置中，酸浓度低于（）时需更换或再生硫酸，否则会导致反应效率下降和副反应增加。A.85%B.90%C.93%D.98%9.烷基化反应器的搅拌强度对反应的主要影响是（）。A.提高酸烃两相混合效率，减少传质阻力B.降低反应温度，抑制副反应C.增加反应器压力，提高反应速率D.减少酸耗，延长催化剂寿命10.氢氟酸烷基化工艺中，异丁烷与烯烃的摩尔比通常控制在（），以抑制烯烃聚合副反应。A.1:1-2:1B.3:1-5:1C.8:1-12:1D.15:1-20:111.烷基化装置的主要安全联锁参数不包括（）。A.反应器温度超高B.酸浓度过低C.循环异丁烷流量过低D.装置区可燃气体浓度超标12.硫酸烷基化装置中，废酸再生的主要目的是（）。A.回收其中的烃类物质B.去除硫酸中的杂质（如水、胶质）C.提高硫酸浓度至98%以上D.减少废酸处理成本13.氢氟酸烷基化装置中，HF再生塔的作用是（）。A.分离HF与反应产物B.去除HF中的水和重质烃类C.提高HF的浓度至99%以上D.回收HF中的烯烃组分14.烷基化产物精制的主要步骤是（）。A.水洗、碱洗、精馏B.过滤、吸附、干燥C.萃取、蒸馏、结晶D.中和、沉降、离心15.硫酸烷基化反应的主要放热来源是（）。A.烯烃与异丁烷的烷基化反应B.烯烃的聚合反应C.硫酸的稀释热D.异丁烷的汽化潜热16.氢氟酸烷基化装置中，紧急停车时应优先（）。A.切断烯烃进料B.停止酸循环泵C.启动HF吸收系统D.开启反应器泄压阀17.烷基化装置中，循环异丁烷的主要作用是（）。A.作为稀释剂降低烯烃浓度，抑制聚合B.作为反应物参与主反应C.作为冷却介质移除反应热D.作为吸收剂分离HF18.硫酸烷基化装置中，酸烃分离器的分离原理是（）。A.密度差异（硫酸密度大于烃类）B.沸点差异（硫酸沸点高于烃类）C.溶解度差异（烃类不溶于硫酸）D.表面张力差异（硫酸表面张力大）19.氢氟酸烷基化工艺的主要环境风险是（）。A.废酸量大，处理成本高B.HF泄漏导致的毒性污染C.产物中含硫化合物排放D.反应热失控引发火灾20.烷基化装置开车前，系统置换的目的是（）。A.去除系统内的氧气，防止爆炸B.去除系统内的水分，防止酸稀释C.去除系统内的杂质，提高产品纯度D.以上均是二、判断题（每题1分，共10题，10分）1.烷基化反应是吸热反应，因此需要持续加热维持温度。（）2.氢氟酸烷基化的反应温度通常高于硫酸烷基化，因为HF的催化活性更高。（）3.酸烃比过低会导致烯烃局部浓度过高，增加聚合副反应。（）4.烷基化产物的辛烷值主要取决于其中异构烷烃的含量。（）5.硫酸烷基化装置中，酸浓度下降的主要原因是硫酸与烯烃发生了中和反应。（）6.氢氟酸烷基化装置必须设置HF泄漏检测与应急吸收系统。（）7.烷基化反应器的搅拌停止会导致酸烃分离，降低反应效率。（）8.废酸再生后可直接返回反应器使用，无需调整酸烃比。（）9.烷基化装置的紧急停车应遵循“先切断进料，后处理系统”的原则。（）10.异丁烷循环量不足会导致反应器温度升高，因为反应热无法及时移除。（）三、简答题（每题5分，共6题，30分）1.简述硫酸烷基化工艺的反应机理（需说明主反应与关键副反应）。2.氢氟酸烷基化工艺的主要安全风险有哪些？列举3项关键控制措施。3.酸烃比（体积比）对烷基化反应的影响是什么？实际操作中如何调整？4.烷基化装置紧急停车后，需进行哪些关键操作以防止次生事故？5.废硫酸再生的主要工艺流程包括哪些步骤？各步骤的作用是什么？6.烷基化产物精制的目的是什么？简述水洗、碱洗、精馏的具体作用。四、计算题（每题10分，共2题，20分）1.某硫酸烷基化装置，进料中烯烃流量为10t/h（丁烯，分子量56），异丁烷流量为80t/h（分子量58），循环异丁烷流量为400t/h。计算反应段的异丁烷与烯烃的摩尔比（保留2位小数）。2.已知烷基化反应热为-1200kJ/kg（以烯烃进料量计），某装置烯烃进料量为15t/h，反应器出口物料比热容为2.5kJ/(kg·℃)，进料温度为5℃，设计反应温度为10℃。若忽略热损失，计算需要移除的热量（单位：kW）。五、案例分析题（20分）某硫酸烷基化装置运行中，反应器温度从8℃快速升至15℃（正常控制范围5-10℃），同时酸烃分离器界面（硫酸与烃类分界面）下降，酸浓度检测显示从95%降至93%。请分析可能的原因，并提出应急处理措施。答案一、单项选择题1.A2.B3.D4.C5.A6.B7.A8.C9.A10.C11.B12.B13.B14.A15.A16.A17.A18.A19.B20.D二、判断题1.×（烷基化反应是放热反应）2.×（氢氟酸烷基化反应温度通常更低，一般为2-10℃）3.√4.√5.×（主要原因是硫酸吸收反应生成的水及副反应产生的胶质）6.√7.√8.×（再生后的硫酸可能含杂质，需调整酸烃比）9.√10.√三、简答题1.硫酸烷基化反应机理：主反应为烯烃（如丁烯）在硫酸催化下与异丁烷发生烷基化反应，生成高辛烷值的异构烷烃（如三甲基戊烷）。关键副反应包括：烯烃聚合生成低聚物（胶质），消耗烯烃并增加酸耗；异丁烷与硫酸发生磺化反应（高温下易发生），生成磺酸类杂质；水与硫酸混合产生稀释热，可能导致温度失控。2.主要安全风险：HF毒性极强（接触可致严重灼伤、呼吸道损伤）；HF与水反应生成腐蚀性气体（氟化氢）；装置泄漏可能引发大范围污染。控制措施：设置HF泄漏检测探头（覆盖反应器、酸罐区）；配置NaOH溶液吸收系统（泄漏时喷洒中和）；定期检查设备密封性（重点为法兰、泵密封）；操作人员佩戴正压式呼吸器及防HF防护服。3.酸烃比影响：酸烃比过低时，硫酸无法充分分散烯烃，导致局部烯烃浓度过高，聚合副反应加剧，酸耗增加；酸烃比过高时，硫酸循环量增大，能耗上升，且可能导致反应器内酸烃混合不充分。调整方法：通过在线检测酸烃分离器界面（硫酸层高度），若界面下降（酸烃比低），则增加硫酸循环量；若界面上升（酸烃比高），则减少硫酸循环量，同时结合产物分析（如胶质含量）验证调整效果。4.紧急停车后的关键操作：①立即切断烯烃进料，停止反应；②保持酸循环泵运行，维持酸烃混合，防止局部过热；③启动废酸罐接收系统，将反应器内硫酸转移至安全罐（避免高温下硫酸分解）；④对装置进行泄压（控制速率，防止超压）；⑤检测装置区HF或硫酸浓度（氢氟酸装置需重点检测），确认无泄漏后进行氮气置换；⑥排查停车原因（如仪表故障、冷却系统失效），修复后进行开车前检查（如密封性测试、仪表校准）。5.废硫酸再生流程：①预处理：废酸经沉降槽分离其中的烃类杂质（上层烃类回收）；②浓缩：将预处理后的废酸（浓度约85-90%）送入蒸发器，加热至200-300℃，蒸发水分及轻组分（如胶质分解产物）；③精馏：浓缩后的硫酸进入精馏塔，进一步去除重组分杂质（如未分解的胶质），得到浓度≥93%的再生硫酸；④冷却：再生硫酸经换热器冷却至反应温度（5-10℃）后返回反应器。各步骤作用：预处理减少烃类对后续设备的堵塞；浓缩提高硫酸浓度；精馏提升纯度；冷却确保反应温度稳定。6.精制目的：去除产物中的硫酸（或HF）、胶质、水等杂质，提高产品纯度（如作为高辛烷值汽油调和组分）。水洗：通过水洗涤去除产物中溶解的硫酸（或HF）及少量水溶性杂质；碱洗：用氢氧化钠溶液中和水洗后残留的酸（如硫酸氢根离子），防止腐蚀后续设备；精馏：根据产物中各组分沸点差异（如异丁烷沸点-11.7℃，三甲基戊烷沸点118℃），分离出未反应的异丁烷（循环使用）和目标产物（烷基化油）。四、计算题1.解：烯烃摩尔流量=10×1000kg/h÷56g/mol=178.57kmol/h异丁烷总摩尔流量=（80+400）×1000kg/h÷58g/mol=480×1000÷58≈8275.86kmol/h摩尔比=8275.86÷178.57≈46.35:1答：异丁烷与烯烃的摩尔比约为46.35:1。2.解：反应放热速率=15t/h×1000kg/t×1200kJ/kg=18,000,000kJ/h=5000kW（1kW=1kJ/s，18,000,000kJ/h÷3600s/h≈5000kW）物料升温需热量=进料量×比热容×温差。但题目中设计反应温度为10℃（进料5℃），温差5℃，但实际反应热需全部移除（因反应放热远大于升温所需）。因此需移除的热量即为反应放热，即5000kW。答：需要移除的热量为5000kW。五、案例分析题可能原因：①烯烃进料量突然增加（如流量计故障或调节阀失控），导致反应放热加剧，温度上升；同时更多烯烃参与反应生成水，稀释硫酸，酸浓度下降，酸烃分离器中硫酸密度降低（酸浓度↓→密度↓），界面下降（硫酸层变薄）。②冷却系统故障（如循环水流量减少或换热器结垢），反应热无法及时移除，温度升高；温度升高加剧副反应（如烯烃聚合），生成更多水和胶质，硫酸被稀释，酸浓度下降，界面下降。③酸循环量减少（如酸泵故障或阀门误关），酸烃混合不充分，局部烯烃浓度过高，副反应加剧，放热增加；同时硫酸循环量不足导致酸烃分离器中硫酸补充量减少，界面下降。应急处理措施：①立即检查烯烃进料流量计及调节阀，若进料量异常，手